EP0362582A2 - Vorrichtung zum Gefrier-Pelletieren von Flüssigstoffen - Google Patents

Vorrichtung zum Gefrier-Pelletieren von Flüssigstoffen Download PDF

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EP0362582A2
EP0362582A2 EP89116930A EP89116930A EP0362582A2 EP 0362582 A2 EP0362582 A2 EP 0362582A2 EP 89116930 A EP89116930 A EP 89116930A EP 89116930 A EP89116930 A EP 89116930A EP 0362582 A2 EP0362582 A2 EP 0362582A2
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EP
European Patent Office
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drip
nozzle
bodies
disc
container
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EP89116930A
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English (en)
French (fr)
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EP0362582A3 (de
Inventor
Hans-Peter Spörri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
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Publication of EP0362582A3 publication Critical patent/EP0362582A3/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/36Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • A23L3/363Freezing; Subsequent thawing; Cooling the materials not being transported through or in the apparatus with or without shaping, e.g. in form of powder, granules, or flakes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/36Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • A23L3/37Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of or treatment with chemicals
    • A23L3/375Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of or treatment with chemicals with direct contact between the food and the chemical, e.g. liquid nitrogen, at cryogenic temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00Producing ice

Definitions

  • the invention relates to a device for freeze-pelleting liquids by dropping them into a cooling liquid, which has a low temperature sufficient for freezing the drops, according to the preamble of patent claim 1.
  • Freeze-pelletizing is used for the rapid freezing of liquid or viscous substances, for example sensitive liquids with organic components or of solutions and suspensions, such as those that occur in particular in biotechnology, in the food industry and in the chemical-pharmaceutical industry. Freezing sensitive liquids must be done as quickly and evenly as possible to prevent cold damage to the product.
  • the freezing process is carried out by draining the liquids into a liquid coolant, e.g. Nitrogen.
  • a liquid coolant e.g. Nitrogen.
  • a prerequisite for gentle treatment of the products in the coolant is the same drop volume of approximately constant drop shape, so that on the one hand the residence time in the coolant can be as short as possible and still freeze all the drops completely.
  • a process control ensures a uniform minimum dwell time of the drops in the coolant. After that, all drops in the coolant should be frozen through, and the freeze granules formed are e.g. automatically pumped out of the coolant.
  • a special drip device is intended to ensure the optimal drop shape for the conditions set upon entry into the coolant and a uniform drop size.
  • the drops are formed on a drip plate, which for example represents the lower end of a container for the product to be processed.
  • the drip plate has nozzle-like openings through which the liquid Product escapes into a gas atmosphere or into a light vacuum under the influence of the static pressure or under the influence of external pressure.
  • the drip plate is arranged at a certain critical height above the surface of the coolant below.
  • the shape of the drops is influenced on the one hand by the exit edge of the nozzles and on the other hand by the height of the drip plate above the coolant surface. If the drop torn off at the nozzle outlet falls e.g. from too high a height too hard on the coolant surface, the drop shape changes in an uncontrolled manner or the drop is even broken up into several pieces of different sizes. Furthermore, it has been shown that the surface properties of the material are also decisive for the dripping behavior, at least in the region of the nozzle outlet. These properties are based on the surface tension of the product to be processed. It is therefore desirable to set the process parameters individually for the product to be processed and to ensure that these values are adhered to exactly. With previously known devices for freeze pelleting, this is only insufficiently possible.
  • the claimed solution allows a very flexible setting and a simple change of the most important process parameters, so that drop size, drop shape and draining height can be set simply and reliably reproducibly to the desired values and thus the frozen product can be produced in the desired quality and uniformity.
  • the product yield can thus be markedly improved, which improves the profitability of the process, particularly in the case of highly sensitive products. Useless solders can practically be avoided.
  • Nozzle bodies made of a suitable material, with suitable nozzle diameters and drip edges can be used for different product batches. It is even possible to temporarily equip individual sectors of the drip device with different nozzle bodies in order to experimentally determine the optimal nozzle size and shape for new product batches that are unknown in their behavior. In single In this case, preliminary tests on experiment systems operated only for this purpose are not necessary. By briefly changing over, the normal production system can be used before the actual start of production.
  • a container 1 into which the liquid or pasty product to be processed is filled.
  • a cylindrical container is shown in Fig. 1, the axis of which is AA is designated.
  • the filling process takes place using a process control to a certain fill level in the container.
  • the fill level is monitored via an entry opening 2.
  • the fill level is monitored with a fill level indicator 3, which responds, for example, to an upper and a lower fill level limit value and triggers the refilling process when the lower limit value is reached and switches it off again when the upper fill level is reached.
  • the upper part of the container 1 is closed by a cover 4, which contains two adjustment devices for the fine adjustment of process parameters, which will be described later.
  • the lid is fixed and screwed to the container 1 with the interposition of a seal 5.
  • the container 1 is placed over a flange 6 on the holder of a coolant container 7.
  • the lower end of the bottom end of the container 1 is closed by a drip device 8, which essentially consists of two discs 9 and 10 lying flush against one another.
  • both disks are arranged centrally to the cylinder axis AA.
  • the inner pane 9 is designed as the actual container bottom, against which the outer pane 10 can be rotated about the cylinder axis AA.
  • the outer disk 10 is on one Central sleeve 11 attached, for example welded.
  • a flange ring 12 attached to the central sleeve bears against the inner disk 9 via an O-ring 13 and presses it under the action of a ring nut 14 against the outer disk 10.
  • the mutual opening can change the effective opening cross section of nozzle bodies described later, which are attached in the disks 9 and 10.
  • a threaded part 15 is attached, in which a central threaded bolt 29 runs.
  • This threaded bolt is guided to the outside in a guide 16 within the cover 4 with the interposition of a seal 17 and is provided with an actuating device 18.
  • This can be a handwheel or a controlled motor drive.
  • the height of the container bottom consisting of the inner disk 9 and the flush outer disk 10, can be adjusted in a targeted manner. The height adjustment takes place relative to the wall of the container 1 and thus relative to the coolant container 7 located underneath.
  • a second adjustment axis 19 extends from the cover 4 parallel to the cylinder axis AA, offset by an amount a radially to the cylinder axis.
  • the rotary movement emanating from a second actuating device 20 is applied to an eccentric 21 transmitted at the lower end of the adjustment axis 19.
  • the axis of rotation of the eccentric is mounted in the inner disk 9, while the point of application of the eccentric lies in the outer disk.
  • the outer disk 10 can thus be adjusted by small angular amounts relative to the inner disk 9 about the central axis AA of the container 1.
  • the inner disk 9 is provided with nozzle inlet bodies 22 which have a nozzle bore 23 and a flange-like widening 24 on the side of the outer disk.
  • the nozzle inlet bodies 22 in the disk 9 are also used in an easily replaceable manner.
  • interchangeable nozzle-like drainer 25 are used in the outer disc 10, which are provided with flange-like widenings 26 on the side of the inner disc 9.
  • the flange-like widenings 26 of the drainer interact with the widenings 24 of the nozzle inlet body 22.
  • the nozzle bodies are held in the disks by the disks 9 and 10 lying flush against one another.
  • the drip body 25 is provided with a drip nozzle bore 27 and in its lowermost region with a specially designed drip edge 28.
  • the shape of the drip edge can ver according to the product to be processed be designed differently. The optimal shape can be determined in each case by tests, so that under the prevailing conditions, a uniform and constant tearing of the liquid drop from the nozzle body is ensured. The influence of the surface tension can also be experimentally optimized by choosing different materials for the drainer.
  • nozzle inlet bodies are arranged on the inner disc 9 and further draining elements are arranged on the outer disc 10, in the example along a radius around the center of the discs.
  • a pair of nozzle inlet bodies and drainer each form an adjustable nozzle, the effective nozzle opening being adjusted jointly for all nozzles with the aid of the eccentric 21, which is adjustable via the second actuating device 19. This allows the flow rate to be set to the desired values.
  • the nozzle inlet body 22 and the drainer 25 are preferably made of stainless steel or a suitable plastic compound.
  • the choice of material depends on the one hand on the compatibility with the product to be processed and on the other hand on the aforementioned optimal surface properties, which favor the controlled tear-off of the drops.
  • the liquid or pasty mass filled into the liquid container 1 to a certain level is pressed through the combined nozzle body at the bottom of the container under the effect of the static internal pressure or by applying a pressure medium to the container.
  • a suitable choice of the drip edge shape and by setting the effective nozzle openings and the drip height h (measured from the surface of the cooling liquid bath) it is achieved that the drops forming on the drip edge 28 detach regularly and in a constant drop shape.
  • slightly viscous masses e.g. effective nozzle openings in the order of magnitude between 0.7 and 2.0 mm have proven to be expedient.
  • the optimal values are determined in preliminary tests, for which the described device is particularly well suited in addition to the production operation.
  • different areas for example different sectors, are fitted with drip trays in the outer pane, which have stepped nozzle diameters or different drip edge shapes.
  • Different materials for the drains can also be used side by side.
  • the various drop shapes are, for example, via a viewing opening 31 in the wall of the coolant container 7 observed, so that the optimal nozzle selection for a new product to be processed can be made in a simple manner for the subsequent production run.
  • the determined optimal data for later production runs can be stored in a connected process control unit.
  • the container bottom is provided with a heating device 32.
  • the area around the draining bodies is thus kept at a temperature which is slightly higher than the solidification temperature of the product to be processed.
  • the container 1 can basically have any shape.
  • the cylindrical shape is advantageous for the processing of sterile products, especially when using hot air sterilization.
  • the hot air is e.g. Introduced almost tangentially into the interior of the container via an appropriately designed hot air inlet 30, which, supported by the cylindrical container wall, results in good swirling of the hot air and all parts of the interior are reached by the hot air.
  • the nozzle openings are also captured by the sterilizing hot air flow.

Abstract

Pellets aus gefrorenen Flüssigstoffen lassen sich gewinnen, indem man den Flüssigstoff aus einem Flüssigstoffbehälter (1) durch eine Tropfeinrichtung in Form von Tropfen in eine Kühlflüssigkeit fallen läßt. Die Tropfeinrichtung im Boden des Flüssigstoffbehälters besitzt eine Vielzahl von verstellbaren Durchlauföffnungen. Die Verstellbarkeit wird durch gegeneinander verschiebbare Tropfscheiben (9, 10) erreicht. Zwecks einer einfachen Veränderung von Tropfengröße und Tropfenform beim Eintropfen unterschiedlicher Flüssigstoffe wird die der Kühlflüssigkeit zugewandte Tropfscheibe (10) mit auswechselbaren, düsenartigen Abtropfkörpern (25) bestückt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gefrier-Pelle­tieren von Flüssigstoffen durch Eintropfen in eine Kühlflüs­sigkeit, die eine zum Gefrier-Erstarren der Tropfen aus­reichende Tieftemperatur aufweist, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Das Gefrier-Pelletieren dient dem schnellen Einfrieren von flüssigen oder zähflüssigen Stoffen, z.B. von empfindlichen Flüssigkeiten mit organischen Komponenten oder von Lösungen und Suspensionen, wie sie insbesondere in der Biotechnolo­gie, in der Nahrungsmittelindustrie und in der chemisch­pharmazeutischen Industrie anfallen. Das Einfrieren empfind­licher Flüssigstoffe muss möglichst schnell und gleichmässig erfolgen, damit Kälteschäden am Produkt vermieden werden.
  • Dies trifft besonders für Bakterien-Suspensionen zu. Bei einem zu langsamen Gefrieren könnten Zellwand und Zellgewebe der Bakterien durch zu starke Eiskristallbildung zerstört werden, wodurch die Überlebensrate solcher Zellen auf ein unzuzlässig geringes Mass absinken würde.
  • Der Einfriervorgang erfolgt durch Abtropfen der Flüssig­stoffe in ein flüssiges Kühlmittel, z.B. Stickstoff. Voraus­setzung für eine schonende Behandlung der Produkte im Kühl­mittel sind gleich grosse Tropfenvolumina in etwa konstanter Tropfenform, so dass einerseits die Verweilzeit im Kühl­mittel möglichst kurz sein kann und trotzdem alle Tropfen vollständig durchgefrieren. Eine Prozessregelung sorgt für eine einheitliche minimale Verweilzeit der Tropfen im Kühl­mittel. Danach sollen alle Tropfen im Kühlmittel durchge­froren sein, und das entstandene Gefriergranulat wird z.B. automatisch aus dem Kühlmittel gefördert.
  • Gemäss einem früheren Vorschlag soll eine besondere Abtropf­vorrichtung die für die gestellten Bedingungen optimale Tropfenform beim Eintritt in das Kühlmittel und eine gleich­mässige Tropfengrösse sicherstellen. Nach diesem früheren Vorschlag werden die Tropfen an einer Tropfplatte gebildet, welche zum Beispiel den unteren Abschluss eines Behälters für das zu verarbeitende Produkt darstellt. Die Tropfplatte weist düsenartige Öffnungen auf, durch welche das flüssige Produkt unter der Wirkung des statischen Eigendrucks oder unter Einfluss von Fremddruck in eine Gasatmosphäre oder in ein leichtes Vakuum austritt. Die Tropfplatte ist in einer gewissen kritischen Höhe über der Oberfläche des darunter befindlichen Kühlmittels angeordnet.
  • Die Form der Tropfen wird einerseits von der Austrittskante der Düsen und andererseits von der Höhe der Tropfplatte über der Kühlmitteloberfläche beeiflusst. Fällt der am Düsenaus­tritt abgerissene Tropfen z.B. aus zu grosser Höhe zu hart auf die Kühlmitteloberfläche, ändert sich die Tropfenform unkontrolliert, oder der Tropfen wird sogar in mehrere ungleich grosse Teile zerschlagen. Ferner hat es sich ge­zeigt, dass auch die Oberflächeneigenschaften des Materials mindestens im Bereich des Düsenauslasses für das Abtropf­verhalten mitentscheidend sind. Diese Eigenschaften beruhen auf den Oberflächenspannungen des jeweils zu verarbeitenden Produktes. Es ist daher wünschenswert, die Verfahrenspara­meter für das jeweils zu verarbeitende Produkt individuell einzustellen und die exakte Einhaltung dieser Werte sicher­zustellen. Mit bisher bekannten Vorrichtungen zum Gefrier-­Pelletieren ist dies nur unzureichend möglich.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, welche die Her­stellung einer möglichst gleichmässigen Produktqualität bei unterschiedlichen Verfahrensparametern erlaubt, so dass die Produktionsausbeute auch bei wechselnden Loten verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Patent­anspruch 1 definierten Merkmale gelöst.
  • Die beanspruchte Lösung erlaubt eine sehr flexible Einstel­lung und eine einfache Veränderung der wichtigsten Verfah­rensparameter, so dass Tropfengrösse, Tropfenform und Ab­tropfhöhe einfach und zuverlässig reproduzierbar auf die gewünschten Werte eingestellt werden können und somit das Gefrierprodukt in der gewünschten Qualität und Gleichmäs­sigkeit hergestellt werden kann. Die Produktausbeute lässt sich damit merklich verbessern, wodurch sich die Rentabili­tät des Verfahrens, insbesondere bei hochempfindlichen Pro­dukten, verbessert. Unbrauchbare Lote lassen sich praktisch vermeiden.
  • Für unterschiedliche Produkt-Chargen können Düsenkörper aus geeignetem Material, mit geeigneten Düsendurchmessern und Abtropfkanten eingesetzt werden. Es ist sogar möglich, ein­zelne Sektoren der Tropfeinrichtung vorübergehend mit unter­schiedlichen Düsenkörpern zu bestücken, um für neue und in ihrem Verhalten unbekannte Produkt-Chargen versuchsweise die optimale Düsengrösse und Düsenform zu ermitteln. Im Einzel­ fall erübrigen sich daher Vorversuche an nur für diesen Zweck betriebenen Experimentieranlagen. Durch kurzzeitige Umstellung lässt sich die normale Produktionsanlage vor der eigentlichen Produktionsaufnahme verwenden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­folgenden Beschreibung, in welcher Einzelheiten der Er­findung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig.1 die schematische Schnittdarstellung eines über einem Kühlflüsigkeitsbad angeordneten Flüssigstoffbehälters mit einer Tropfeinrichtung im unteren Bereich des Behälters,
    • Fig.2 das Beispiel einer Tropfscheibe in Aufsicht, und
    • Fig.3 die Tropfscheibe mit den eingesetzten Düsenkörpern, in vergrösserter Darstellung.
  • Die Gefriereinrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Behäl­ter 1, in den das zu verarbeitende flüssige oder pastöse Produkt eingefüllt wird. Als Beispiel ist in Fig. 1 ein zylindrischer Behälter dargestellt, dessen Achse mit A-A bezeichnet ist. Der Einfüllvorgang erfolgt unter Einsatz einer Prozesssteuerung auf einen bestimmten Füllstand im Behälter. Eingefüllt wird über eine Eintragsöffnung 2. Der Füllstand wird mit einer Füllstandsanzeige 3 überwacht, die z.B. auf einen oberen und einen unteren Füllstandsgrenzwert anspricht und bei Erreichen des unteren Grenzwertes den Nachfüllvorgang auslöst und ihn bei Erreichen des oberen Füllstandes wieder abstellt.
  • Der obere Teil des Behälters 1 ist durch einen Deckel 4 abgeschlossen, der zwei an späterer Stelle näher beschrie­bene Verstelleinrichtungen zur Feineinstellung von Verfahrensparametern enthält. Der Deckel ist fest und unter Zwischenlage einer Dichtung 5 mit dem Behälter 1 ver­schraubt. Im unteren Teil ist der Behälter 1 über einen Flansch 6 auf die Halterung eines Kühlmittelbehälters 7 aufgesetzt.
  • Der untere stirnseitige Bodenabschluss des Behälters 1 wird von einer Tropfeinrichtung 8 abgeschlossen, die im wesent­lichen aus zwei bündig aneinanderliegenden Scheiben 9 und 10 besteht. Im gewählten Beispiel sind beide Scheiben zentrisch zur Zylinderachse A-A angeordnet. Die behälterinnere Scheibe 9 ist als eigentlicher Behälterboden ausgebildet, gegen wel­chen die behälteräussere Scheibe 10 um die Zylinderachse A-A verdrehbar ist. Dazu ist die äussere Scheibe 10 an einer Zentralhülse 11 befestigt, z.B. angeschweisst. Ein an der Zentralhülse angebrachter Flanschring 12 liegt über einen O-­Ring 13 an der inneren Scheibe 9 an und drückt diese unter der Wirkung einer Ringmutter 14 gegen die äussere Scheibe 10. Durch die gegenseitige Verdrehung lässt sich der wirk­same Öffnungsquerschnitt von später beschriebenen Düsen­körpern verändern, welche in den Scheiben 9 und 10 ange­bracht sind.
  • In der Zentralhülse 11 ist ein Gewindeteil 15 angebracht, in welchem ein zentraler Gewindebolzen 29 läuft. Dieser Gewinde­bolzen ist in einer Führung 16 innerhalb des Deckels 4 unter Zwischenlage einer Dichtung 17 nach aussen geführt und mit einer Betätigungsvorrichtung 18 versehen. Dabei kann es sich um ein Handrad oder um einen gesteuerten Motorantrieb han­deln. Mit Hilfe dieser Einrichtung lässt sich der Behälter­boden, bestehend aus der inneren Scheibe 9 und der bündig anliegenden äusseren Scheibe 10, gezielt in der Höhe ver­stellen. Die Höhenverstellung erfolgt relativ zur Wand des Behälters 1 und damit relativ zum darunter befindlichen Kühlmittelbehälter 7.
  • Eine zweite Verstellachse 19 verläuft vom Deckel 4 parallel zur Zylinderachse A-A, um einen Betrag a radial zur Zylin­derachse versetzt. Die von einer zweiten Betätigungsvor­richtung 20 ausgehende Drehbewegung wird auf einen Exzenter 21 am unteren Ende der Verstellachse 19 übertragen. Die Drehachse des Exzenters ist in der inneren Scheibe 9 ge­lagert, während der Angriffspunkt des Exzenters in der äusseren Scheibe liegt. Damit lässt sich die äussere Scheibe 10 gegenüber der inneren Scheibe 9 um die Zentralachse A-A des Behälters 1 um kleine Winkelbeträge verstellen.
  • Die innere Scheibe 9 ist mit Düseneinlaufkörpern 22 ver­sehen, welche eine Düsenbohrung 23 und auf der Seite der äusseren Scheibe eine flanschartige Verbreiterung 24 auf­weisen. Im gezeigten Beispiel sind die Düseneinlaufkörper 22 in der Scheibe 9 ebenfalls leicht auswechselbar eingesetzt.
  • Auf ähnliche Art sind in der äusseren Scheibe 10 auswechsel­bare düsenartige Abtropfkörper 25 eingesetzt, welche mit flanschartigen Verbreiterungen 26 auf der Seite der inneren Scheibe 9 versehen sind. Die flanschartigen Verbreiterungen 26 der Abtropfkörper wirken mit den Verbreiterungen 24 der Düseneinlaufkörper 22 zusammen. Durch die bündig aneinander liegenden Scheiben 9 und 10 werden die Düsenkörper in den Scheiben gehalten.
  • Der Abtropfkörper 25 ist mit einer Abtropfdüsenbohrung 27 und in seinem untersten Bereich mit einer besonders ausge­stalteten Abtropfkante 28 versehen. Die Form der Abtropf­kante kann entsprechend dem zu verarbeitenden Produkt ver­ schieden gestaltet sein. Die optimale Form lässt sich je­weils durch Versuche ermitteln, so dass unter den jeweils herrschenden Bedingungen ein gleichmässiger und konstanter Abriss des Flüssigkeitstropfens vom Düsenkörper gewähr­leistet ist. Auch der Einfluss der Oberflächenspannung kann durch unterschiedliche Materialwahl für den Abtropfkörper experimentell optimiert werden.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind auf der inneren Scheibe 9 weitere Düseneinlaufkörper und auf der äusseren Scheibe 10 weitere Abtropfkörper, im Beispiel entlang eines Radius um das Zentrum der Scheiben, angeordnet. Gemeinsam bildet je ein Paar Düseneinlaufkörper und Abtropfkörper eine verstell­bare Düse, wobei die Verstellung der wirksamen Düsenöffnung gemeinsam für alle Düsen mit Hilfe des Exzenters 21 erfolgt, der über die zweite Betätigungsvorrichtung 19 verstellbar ist. Damit lässt sich die Durchflussmenge auf die gewünsch­ten Werte einstellen.
  • Die Düseneinlaufkörper 22 und die Abtropfkörper 25 sind vor­zugsweise aus Edelstahl oder aus einer geeigneten Kunst­stoffverbindung hergestellt. Die Materialwahl richtet sich einerseits nach der Verträglichkeit mit dem zu verarbeiten­den Produkt und andererseits nach den erwähnten optimalen Oberflächeneigenschaften, welche den kontrollierten Abriss der Tropfen begünstigen.
  • Die in den Flüssigstoffbehälter 1 auf ein bestimmtes Niveau eingefüllte Flüssigkeit oder pastöse Masse wird unter der Wirkung des statischen Eigendrucks oder durch Beaufschlagen des Behälters mit einem Druckmedium durch die kombinierten Düsenkörper am Boden des Behälters gedrückt. Durch geeignete Wahl der Abtropfkantenform und durch Einstellung der wirk­samen Düsenöffnungen und der Abtropfhöhe h (gemessen von der Oberfläche des Kühlflüssigkeitsbades) wird erreicht, dass sich die an der Abtropfkante 28 bildenden Tropfen regel­mässig und in konstanter Tropfenform ablösen. Für leicht zähflüssige Massen haben sich z.B. wirksame Düsenöffnungen in der Grössenordnung zwischen 0,7 und 2,0 mm als zweckmäs­sig erwiesen.
  • Die optimalen Werte werden, soweit sie nicht schon bekannt sind, in Vorversuchen ermittelt, zu denen sich die beschrie­bene Vorrichtung zusätzlich zum Produktionsbetrieb besonders gut eignet. Anstelle von Abtropfkörpern mit einheitlichen Durchmessern werden zu diesem Zweck in der äusseren Scheibe verschiedene Bereiche, z.B. verschiedene Sektoren, mit Ab­tropfkörpern bestückt, die abgestufte Düsendurchmesser bzw. verschiedenen Abtropfkantenformen aufweisen. Auch unter­schiedliche Materialien für die Abtropfkörper können neben­einander zum Einsatz kommen. Während eines solchen Einstell­versuches werden z.B. Über eine Sichtöffnung 31 in der Wand des Kühlmittelbehälters 7 die verschiedenen Tropfenformen beobachtet, so dass sich für den nachfolgenden Produktions­lauf die optimale Düsenwahl für ein neu zu verarbeitendes Produkt auf einfache Weise treffen lässt. In einer ange­schlossenen Prozessteuer-Einheit lassen sich die ermittelten optimalen Daten für spätere Produktionsläufe abspeichern.
  • Um die Funktion der Abtropfkörper wegen des darunter befind­liche Kühlmittels auch im Dauerbetrieb sicherzustellen, ist der Behälterboden mit einer Heizeinrichtung 32 versehen. Damit wird der Bereich um die Abtropfkörper auf einer Tempe­ratur gehalten, die geringfügig grösser ist als die Erstar­rungstemperatur des zu verarbeitenden Produktes.
  • Der Behälter 1 kann grundsätzlich eine beliebige Form auf­weisen. Für die Verarbeitung von Sterilprodukten, insbe­sondere unter Anwendung der Heissluft-Sterilisierung, ist die Zylinderform von Vorteil. Die Heissluft wird z.B. über einen entsprechend gestalteten Heisslufteinlass 30 nahezu tangential in das Behälterinnere eingeführt, wodurch sich, unterstützt durch die zylinderförmige Behälterwand, eine gute Verwirbelung der Heissluft ergibt und alle Teile des Innenraums von der Heissluft erreicht werden. Auch die Düsenöffnungen werden von dem sterilisierenden Heissluft­strom erfasst.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Gefrier-Pelletieren von Flüssigstoffen durch Eintropfen in eine Kühlflüssigkeit, welche eine zum Gefrier-Erstarren der Tropfen ausreichende Tieftemperatur aufweist, mit einem Flüssigstoffbehälter (1), dessen Boden eine Tropfeinrichtung mit einer Vielzahl von verstellbaren Durchlauföffnungen aufweist, wobei die Verstellbarkeit der Durchlauföffnungen durch gegeneinander verschiebbare Tropf­scheiben (9, 10) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die der Kühlflüssigkeit zugewandte Tropfscheibe (10) mit düsenartigen Abtropfkörpern (25) bestückt ist, welche als auswechselbare Einsatzkörper ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der äusseren Tropfscheibe (10) eingesetzten Abtropf­körper (25) mit Düseneinlaufkörpern (22) in der zweiten, inneren Tropfscheibe (9) wirkungsmässig korrespondieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinlaufkörper (22) und Abtropfkörper (25) im gegen­seitigen Berührungbereich flanschartige verbreiterte Ansätze (24, 26) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigstoffbehälter (1) als Kreiszylinder ausgebildet ist und dass die äussere Scheibe (10) der Tropfeinrichtung um die Zylinderachse (A-A) des Flüssigstoffbehälters ver­drehbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekenn­zeichnet, dass die korrespondierenden Düsenkörper (22, 25) entlang Radien um die Zylinderachse (A-A) auf den Scheiben (9, 10) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der äusseren Scheibe (10) durch eine Exzen­tervorrichtung (19, 20, 21) erfolgt, deren Drehachse (B-B) parallel zur Zylinderachse (A-A) verläuft und ihr gegenüber einen Versatz (a) aufweist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekenn­zeichnet, dass die aus der inneren Scheibe (9) und der äus­seren Scheibe (10) bestehende Tropfeinrichtung innerhalb der zylinderförmigen Behälterwand mit Hilfe einer Verstell­einrichtung (18, 15, 29) höhenverstellbar ist, wodurch der Abstand (h) der Abtropfkörper (25) zur Oberfläche des darun­ter befindlichen Kühlflüssigkeitsbades einstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfscheiben (9, 10) durch eine Heizeinrichtung (32) beheizbar sind.
EP19890116930 1988-09-16 1989-09-13 Vorrichtung zum Gefrier-Pelletieren von Flüssigstoffen Withdrawn EP0362582A3 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3473/88 1988-09-16
CH3473/88A CH677141A5 (de) 1988-09-16 1988-09-16

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EP0362582A2 true EP0362582A2 (de) 1990-04-11
EP0362582A3 EP0362582A3 (de) 1990-10-03

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ID=4256725

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19890116930 Withdrawn EP0362582A3 (de) 1988-09-16 1989-09-13 Vorrichtung zum Gefrier-Pelletieren von Flüssigstoffen

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